JP2007046122A

JP2007046122A - 圧縮成形体の製造方法

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Publication number: JP2007046122A
Application number: JP2005232824A
Authority: JP
Inventors: Takanori Igarashi; 貴教五十嵐; Shojiro Yokomizo; 正二郎横溝; Katsuji Motoe; 克次本江; Nobuyuki Suga; 紳行須賀
Original assignee: Topy Industries Ltd
Current assignee: Topy Industries Ltd
Priority date: 2005-08-11
Filing date: 2005-08-11
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2025-08-11
Also published as: JP4444187B2

Abstract

【課題】原料が微細化された圧縮成形体を効率良く製造するとともに、その割れを防止する。
【解決手段】マグネシウム合金チップ等の原料Ｍを１つの成形穴２１に収容し成形ピン２１を押し込んで原料を押し固めた後で、成形ピン２１をさらに加圧しながら前進させるとともに、成形ピン２２を背圧をかけた状態で後退させることにより、原料Ｍを成形穴２１から成形穴２２へと送り込む。この微細化工程を成形穴１１〜１４について順次実行する。撹拌工程では、成形ピン２１を前進させることにより、原料Ｍを成形穴１１から成形穴１２，１４に送り込む。次に、成形ピン２３を後退させて成形穴１３に空隙を形成した後、押圧部材２２，２４を前進させることにより、原料Ｍを第３成形穴１３の空隙に落とし込み、原料Ｍの撹拌を行なう。
【選択図】図３

Description

本発明は、金属のチップまたは粒状体を含む原料から、押出成形等の素材となる圧縮成形体を製造する方法に関する。

近年、最軽量合金であるマグネシウム合金の利用が注目されている。一般的にマグネシウム合金は溶融または半溶融させる工程を経るため、マグネシウム合金の結晶粒が粗大化し、強度向上に限界があった。

そこで、非特許文献１，特許文献１に開示されているようなマグネシウム合金の製造方法が開発された。この方法では、図８に示すプレス機が用いられる。このプレス機は、下型にダイ１（臼）を備え、上型に２種類の成形ピン７、９を備えている。ダイ１は有底円筒状をなしており、上部が開放された収容空間５を有している。上型には、成形ピン７、９を交互にダイ１の真上に位置させる切り換え機構が設けられている。一方の成形ピン７は平坦な下面を有し、その径はダイ１の収容空間５の内径とほぼ等しい。他方の成形ピン９は細長い棒形状をなしており、その径は収容空間５の内径より小さい。

図８（ａ）に示すように、上記収容空間５に、数ｍｍ程度のマグネシウム合金のチップを含む原料Ｍを充填する。

次に、図８（ａ），（ｂ）に示すように、成形ピン７をダイ１の真上に位置させてから下降させて、原料Ｍを扁平な円柱形状に押し固める。

次に、成形ピン７を上昇させてから他の成形ピン９をダイ１の真上に位置させるように切り換えた後、図８（ｃ），（ｄ）に示すように、成形ピン９を下降させて原料Ｍの中央に圧入する。これにより原料Ｍは上記成形ピン９により後方押出しされて成形ピン９の周囲に盛り上がり、中央に深い穴が生じる。

次に、図８（ｅ）に示すように成形ピン９を上昇させた後、図８（ｆ），（ｂ）に示すように、成形ピン７をダイ１の真上に位置させてから下降させて、原料Ｍを再び圧縮する。この成形ピン７の下降により、原料Ｍは周囲の盛り上がった部位が中央の深い穴に埋められるようにして押し固められ、再び扁平な円柱形状になる。

上記のように成形ピン７，９による変形（押し固め，後方押し出し）を繰り返すことにより、原料Ｍにおけるマグネシウム合金チップが微細化される。そして、最後に原料Ｍを押し固めて圧縮成形体を得る。

上記のようにして所望レベルまで結晶粒の微細化が進んだ状態で、圧縮成形体を取り出し、これを不活性ガス雰囲気中または真空中において固相温度領域で加熱し、押出成形する。この押出成形により組織がさらに緻密化される。
雑誌アルトピア２００２年１２月号（１２頁）ＷＯ２００３／０２７３４２号公報

しかし、上記方法では、圧入される成形ピン９の体積分しか原料が流動せず、微細化の効率が悪かった。
また、ダイ１の収容空間５において底部近傍、特に底部と円筒形状の周壁が交差する隅部は、上記成形ピン７，９による変形工程の繰り返しの際にも原料Ｍの移動が殆ど生じず、移動と圧縮によって生じる微細化，均一分散化も進まない領域となってしまうので、所定回数だけ工程の繰り返しがなされる度に、押し固められた原料をひっくり返す必要があり、このことからも効率を低下させていた。

そこで、本発明者らは、特願２００５−２８８１７号に示す方法を開発した。この方法では、例えば４つの成形穴を有する型と、これら成形穴にそれぞれ挿入された４つの押圧部材とを用いて、金属のチップまたは粒状体を含む原料の微細化工程を多数回繰り返し実行する。

より具体的に述べると、上記微細化工程の前段工程では、原料を１つの成形穴に収容し、押圧部材を押し込むことにより原料を押し固める。
微細化工程の後段工程では、当該１つの成形穴の押圧部材をさらに加圧しながら前進させるとともに、当該１つの成形穴と所定方向に隣接する成形穴に挿入された押圧部材を背圧をかけた状態で後退させることにより、原料を当該１つの成形穴から隣接する成形穴へと送り込み、この過程で、原料に剪断力，摩擦力を付与して原料を微細化する。

上記微細化工程を第１〜第４成形穴について順次実行し、このサイクルを多数回実行する。そして、最終圧縮工程では、上記微細化工程の前段工程と同様にしていずれかの成形穴で原料を圧縮成形する。

上記方法によれば、効率良く微細化することができる。しかし、得られた圧縮成形体は割れ易く、上記型から抜き出す際、あるいは押出成形等の加工ステージまで搬送する間に割れてしまうため、歩留まりが悪かった。

本発明者らは、この割れの原因を、微細化工程および最終圧縮工程において、原料間の相互移動が少ないことにより、圧縮成形体に異方性が生じたためであると推測し、本発明に到達した。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、
互いに交差して連なる複数の直線状の成形穴を有する型と、これら成形穴にそれぞれ挿入された複数の押圧部材を用いて、金属のチップまたは粒状体を含む原料の微細化工程を繰り返し実行し、少なくとも１回原料を撹拌する工程を実行し、最終圧縮工程を実行する圧縮成形体の製造方法であって、上記微細化工程の前段工程では、上記原料を上記複数の成形穴の１つに収容し、他の全ての成形穴への原料の流れ込みを禁じた状態で、当該１つの成形穴に挿入された１つの押圧部材を奥に向かって押し込むことにより、当該１つの成形穴内において上記原料を押し固め、上記微細化工程の後段工程では、当該１つの押圧部材をさらに加圧しながら前進させるとともに、これと交差する他の１つの成形穴に挿入された他の１つの押圧部材を背圧をかけた状態で後退させることにより、上記原料を当該１つの成形穴から当該他の１つの成形穴へと送り込み、最終圧縮工程では、上記微細化工程の前段工程と同様にしていずれかの成形穴で原料を圧縮成形することを要旨とする。

上記方法によれば、原料を微細化できる。しかも、押し固められた原料が成形穴の交差部を通過する過程で、ほぼ全断面領域で大きな剪断力，摩擦力を受けるため、上記微細化を効率良く行うことができ、その結果、微細化工程の回数が少なくても所望の微細化を得ることができる。
また、原料の撹拌工程を含むので、圧縮成形体の異方性を解消でき、その割れを回避ないしは抑制できる。

好ましくは、上記原料の撹拌工程では、原料が収容された成形穴において押圧部材を前進させ、この押圧部材の前進に先立ちこれと交差する他の成形穴の押圧部材を後退させておき、空隙となった当該他の成形穴に原料を送り込むことを特徴とする。
これによれば、空隙に原料を送り込む際、原料は束縛されずに成形穴の交差部で曲がりながら移動するので、原料間の相互移動すなわち原料撹拌を行なうことができる。

好ましくは、上記成形穴が互いにほぼ９０°の角度で交差している。これによれば、原料が成形穴を通過する際に、より大きな剪断力，摩擦力を原料に与えることができるにも拘わらず、原料を１つの成形穴から交差部を経て他の成形穴へ、比較的円滑に流動させることができる。しかも、原料撹拌も効率良く行うことができる。

好ましくは、上記型は上記成形穴を3つ以上有し、上記撹拌工程において、２つの成形穴に原料を収容した状態で当該２つの成形穴に挿入された押圧部材を前進させることにより、当該２つの成形穴と交差する１つの成形穴に原料を送り込む。これによれば、２つの成形穴からの原料が合流する際に、原料撹拌を行なうことができる。

好ましくは、上記撹拌工程において、原料を収容した２つの成形穴が一直線上に配置され、原料が送り込まれる１つの成形穴が、当該２つの成形穴と直交している。これによれば、原料撹拌を効率良く行うことができる。

好ましくは、上記撹拌工程において、上記１つの成形穴の押圧部材は、上記２つの成形穴の押圧部材の前進に先だって後退させることにより、当該１つの成形穴に空隙を形成し、この空隙に原料を送り込む。これにより、原料撹拌をより一層効率良く行なうことができる。

好ましくは、上記押圧部材の後退により空隙を形成する成形穴が、上記成形穴の交差部から垂直に下方に延びている。これによれば、原料が空隙に落とし込まれることになり、原料間の移動が良好になされ、より一層効率良く原料撹拌を行なうことができる。

好ましくは、上記撹拌工程は、１回または複数回の微細化工程が終了する毎に規則的に実行される。このように微細化と撹拌を交互に行なうことにより、より一層確実に圧縮成形体の割れを防止することができる。

また本発明は、同一平面上において９０°間隔で放射状に交差して連なり所定方向に順に配列された直線状の第１，第２，第３，第４の成形穴を有する型と、これら成形穴にそれぞれ挿入された第１，第２，第３，第４の押圧部材とを用いて、金属のチップまたは粒状体を含む原料の微細化工程を繰り返し実行し、少なくとも１回原料を撹拌する工程を実行し、最終圧縮工程を実行する圧縮成形体の製造方法であって、上記微細化工程の前段工程では、原料を１つの成形穴に収容し、他の３つの成形穴に挿入された押圧部材を当該他の３つの成形穴の奥端で固定して当該他の３つの成形穴を塞いだ状態で、当該１つの成形穴に挿入された押圧部材を奥に向かって押し込むことにより、当該成形穴に収容された原料を押し固め、上記微細化工程の後段工程では、当該１つの成形穴の押圧部材をさらに加圧しながら前進させるとともに、当該１つの成形穴と所定方向に隣接する成形穴に挿入された押圧部材を背圧をかけた状態で後退させることにより、原料を当該１つの成形穴から隣接する成形穴へと送り込み、上記微細化工程を第１〜第４成形穴について順次実行し、上記撹拌工程では、第１の成形穴に収容された原料を第１押圧部材を前進させることにより、隣接する第２，第４の成形穴に送り込み、次に、第２，第４押圧部材を前進させることにより、原料を第３成形穴に送り込み、最終圧縮工程では、上記微細化工程の前段工程と同様にしていずれかの成形穴で原料を圧縮成形することを要旨とする。
これによれば、４つの成形穴において、効率よく原料の微細化と撹拌を行なうことができる。

好ましくは、上記撹拌工程において、上記第３押圧部材を後退させて第３成形穴に空隙を形成した後に、第２，第４の押出部材を同時に前進させて原料を上記第３成形穴の空隙に送り込む。これにより、原料の撹拌をより一層効率良く行なうことができる。

好ましくは、上記第１〜第４成形穴が垂直平面上に配置され、上記第３成形穴が上記成形穴の交差部から垂直に下方に延びている。これにより２方向からの原料が空隙へと落とし込まれるため、撹拌効率を最大限に上げることができる。

好ましくは、上記撹拌工程において、上記第１押圧部材を前進させる時に、上記第２，第４押圧部材に背圧を付与した状態で後退させる。これにより、第１成形穴の原料を第２，第４の成形穴のいずれかへ偏ることなく、円滑に第２，第４成形穴に送り込むことができる。

好ましくは、上記第１〜第４成形穴での微細化工程を１つの微細化工程サイクルとした時、上記撹拌工程は１回または複数回の微細化工程サイクルが終了する毎に実行され、この撹拌工程において、上記第３成形穴に原料を送り込んだ後で、第３押圧部材を前進させて原料を第１成形穴に戻す。これにより、圧縮成形体の割れをより一層確実に防止できる。また、撹拌工程から微細化工程への移行も円滑に行なうことができる。

好ましくは、上記原料となる金属がマグネシウム合金やアルミニウム合金を含む軽金属である。

本発明によれば、原料の微細化効率を飛躍的に向上させることができるとともに、圧縮成形体の割れを防止ないしは抑制できる。

以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図５を参照しながら説明する。図１（Ａ）に示すように、本実施形態で用いられる装置は、直方体形状の型１０を備えている。この型１０には、直線状の４つ成形穴１１〜１４（第１〜第４の成形穴）が形成されている。これら成形穴１１〜１４は同一断面形状をなし好ましくは同一径の断面円形をなしており、型１０の中心において放射状をなして交わっている。これら成形穴１１〜１４の交差部を符号１９で示す。これら成形穴１１〜１４は、この順序で時計回り方向（所定方向）に９０°の角度間隔をなして同一平面上（垂直面上）に配置されている。第１成形穴１１は交差部１９から上方に垂直に延び、第２，第４成形穴１２，１４は交差部１９から左右に水平に延び、第３成形穴１３は交差部１９から下方に垂直に延びている。

上記成形穴１１〜１４には、それぞれ成形穴１１〜１４とほぼ等しい断面形状の成形ピン２１〜２４（第１〜第４の押圧部材）がスライド可能に挿入されており、前進，後退するようになっている。これら成形ピン２１〜２４の前進，後退は、図４，図５の油圧駆動装置３０（駆動装置）により行なわれるようになっている。

上記油圧駆動装置３０は、共通のタンク３１およびポンプ３２を備えるとともに、各成形ピン２１〜２４毎の油圧回路を備えている。図４に示すように、成形ピン２１，２２，２４のための油圧回路はそれぞれ、油圧シリンダ３３，ソレノイド弁３４〜３６，背圧調整弁３７，圧力センサ３８，逆止弁３９を備えている。

各油圧シリンダ３３は、筒形状のシリンダ本体３３ａと、シリンダ本体３３ａ内を摺動するピストン３３ｂと、ピストン３３ｂに固定されてシリンダ本体３３ａから突出するロッド３３ｃとを有している。

上記油圧シリンダ３３のロッド３３ｃの先端は、対応する成形ピン２１〜２４の後端に一直線をなして連結されている。

上記油圧シリンダ３３において、ピストン３３ｂの後側に位置する室３３ｘは、ソレノイド弁３４を介して共通のポンプ３２に連なっている。このソレノイド弁３４は、２ポート位置切換弁からなり、オフ位置では、内蔵する逆止弁３４ａがポンプ３２から室３３ｘへの加圧油の流通を阻止し、オン位置では加圧油の流通を許容し、油圧シリンダ３３に連結された成形ピンを前進させるようになっている。

上記ソレノイド弁３４とポンプ３２との間には逆止弁３９が介在されており、この逆止弁３９により、ポンプ３２から室３３ｘへの流れを許容し、逆方向の流れを阻止するようになっている。

上記室３３ｘは、ソレノイド弁３５を介して共通のタンク３１に連なっている。このソレノイド弁３５は、２ポート位置切換弁からなり、オフ位置では、内蔵する逆止弁３５ａが室３３ｘからタンク３１への油の流通を阻止し、オン位置では油の流通を許容するようになっている。

上記ソレノイド弁３５とタンク３１との間には背圧調整弁３７が介在されている。この背圧調整弁３７は、成形ピン２１〜２４の後退時の背圧（室３３ｘの内圧）を調節するものである。

上記油圧シリンダ３３において、ピストン３３ｂの前側に位置する室３３ｙは、ソレノイド弁３６を介して共通のタンク３１に連なっている。このソレノイド弁３６は、２ポート位置切換弁からなり、オフ位置では、内蔵する逆止弁３６ａが室３３ｙからタンク３１への油の流通を阻止し、オン位置では油の流通を許容するようになっている。

図５に示すように、第３成形ピン２３のための油圧回路も同じ構成要素３３〜３９を備えている。さらに第３成形ピン２３を駆動する油圧回路は、付加的構成要素として、ソレノイド弁３４’，３５’，逆止弁３９’を備えている。ソレノイド弁３４’は、油圧シリンダ３３の室３３ｙと共通のポンプ３２との間に配置されており、オンの時に、加圧油を室３３ｙに導入して第３成形ピン２３の後退動作を行なうようになっている。ソレノイド弁３５’は、この第３成形ピン２３の後退動作の時にオンして、室３３ｘの油を逃がし、油圧抵抗を受けることなく（背圧を受けることなく）第３成形ピン２３を後退できるようにしている。

上記構成をなす装置を用いて、大気中、常温で以下の加工を実行する。用いられる原料Ｍは金属の細片状チップまたは粒状体からなる。本実施形態では、０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度のマグネシウム合金の切削屑からなるチップを用いる。

最初に、第１成形ピン２１を抜いた状態で原料Ｍを第１成形穴１１に装填する。この際、成形ピン２２〜２４は、前進位置すなわち成形ピン２２〜２４の前端が交差部１９に隣接する成形穴１２〜１４の奥端と一致する位置にある。各成形ピン２２〜２４に対応するソレノイド弁３４〜３６，３４’，３６’は全てオフであるため油圧シリンダ３３は油圧ロック状態にあり、その結果、成形ピン２２〜２４は後退不能な状態で拘束され実質的な固定状態にある。

上記原料Ｍの装填後に、成形ピン２１を成形穴１１に挿入し油圧シリンダ３３に連結した後、図示しない制御ユニットにより、以下のシーケンス制御を開始する。このシーケンス制御では、１回の微細化工程サイクルと撹拌工程を交互に行なう。１回の微細化工程サイクルでは、成形穴１１〜１４毎に前段工程と後段工程からなる微細化工程を順次実行する。

最初に、成形穴１１について前段工程を実行する。詳述すると、成形ピン２１に対応するソレノイド弁３４，３６だけをオンすることにより、油圧シリンダ３３に加圧油を供給し、図１（Ａ）に示すように成形ピン２１を押し込む。この際、成形ピン２２〜２４は固定されているので、原料Ｍは成形穴１２〜１４に向かわずに成形穴１１において押し固められ円柱形状の塊になる。この塊は、所定の強度を持っているが、比較的脆いものである。なお、この押し固めの際に、圧力センサ３８からの検出信号に基づき、ポンプ３２からの油の圧力が設定圧力になるようにポンプ３２の駆動を制御する。この押し固め状態は、短時間例えば２秒程度維持される。

次に、成形穴１１について後段工程を実行する。詳述すると、ポンプ３２からの油の圧力が上記前段工程より高い設定圧力になるようにポンプ３２の駆動を制御する。これにより、油圧シリンダ３３は成形ピン２１をさらに押し込む。この際、成形ピン２２に対応するソレノイド３５をオンして対応する油圧シリンダ３３の室３３ｘからの油を逃がすようにする。これにより成形ピン２２は後退可能になる。その結果、図１（Ｂ），図１（Ｃ）に示すように成形ピン２１は前進位置まで押し込まれ、原料Ｍは成形穴１１から交差部１９を経て成形穴１２へと流動することを余儀なくされ、この過程で剪断力，摩擦力を付与されて微細化される。

上記後段工程において、成形ピン２２は流れ込んだ原料Ｍに押されて（成形ピン２１の前進に追随して）後退する。成形ピン２２に対応する背圧調整弁３７は、上記後段工程の成形ピンの加圧圧力より小さい背圧（１／２０〜１／１０）を設定している。その結果、成形ピン２２は上記原料Ｍに押されて後退するが、上記背圧に対応する抵抗が働き、原料を流れ込み方向と逆方向に押すことにより、原料に対して剪断力，摩擦力が確実に付与されるようにする。

図１（Ｃ）に示すように、上記成形ピン２１の前端が成形穴２１の奥端に達し、これを位置センサで検出した時に上記後段工程が終了する。すなわち、成形ピン２１に対応するソレノイド弁３４，３６がオフに切り換わり、成形ピン２１は油圧ロックの固定状態となる。

上記図１（Ａ）〜（Ｃ）の前段工程，後段工程は連続して行うのが好ましい。すなわち、成形ピン２１を加圧した状態を継続したまま成形ピン２２を固定状態から後退可能な状態に切り換えるのである。以下、同様である。
上記図１（Ａ）〜（Ｃ）の工程は、図２（Ａ）〜（Ｃ）にも示されている。

次に、第２成形穴１２について第１成形穴１１の場合と同様の前段工程を実行する。詳述すると、成形ピン２１，２３，２４を前進位置で油圧ロックして実質的に固定したまま、成形ピン２２に対応するソレノイド弁３４，３６をオンし、対応する油圧シリンダ３３により、図２（Ｄ）に示すように成形ピン２２を加圧して押し込む。これにより、成形穴１２内の原料Ｍが押し固められる。

次に、成形穴１２について成形穴１１の場合と同様の後段工程を実行する。詳述すると、成形ピン２３に対応するソレノイド弁３５をオンして後退可能な状態にし、成形ピン２２への加圧力を高めて成形ピン２２を押し込む。成形ピン２１，２４は固定したまま維持される。これにより、成形ピン２２は図２（Ｅ），図２（Ｆ）に示すように前進位置まで押し込まれ、原料Ｍは成形穴１２から交差部１９を経て成形穴１３へと移動する過程で微細化される。成形ピン２３は背圧を受けながら原料Ｍに押されて後退する。

次に、第３成形穴１３について成形穴１１、１２の場合と同様の前段工程を実行する。詳述すると、図２（Ｇ）に示すように、成形ピン２１，２２，２４を固定状態に維持したまま、成形ピン２３を加圧して押し込むことにより、成形穴１３内の原料Ｍが押し固められる。

次に、成形穴１３について成形穴１１，１２の場合と同様の後段工程を実行する。詳述すると、成形ピン２４を後退可能な状態にし、成形ピン２３を加圧することより、成形ピン２３は図２（Ｈ），図２（Ｉ）に示すように前進位置まで押し込まれ、原料Ｍは成形穴１３から交差部１９を経て成形穴１４へと移動する過程で微細化される。成形ピン２４は背圧を受けながら原料Ｍに押されて後退する。

次に、成形穴１４について成形穴１１〜１３の場合と同様の前段工程を実行する。詳述すると、図２（Ｊ）に示すように、成形ピン２１，２２，２３を固定状態に維持したまま、成形ピン２４を加圧して押し込むことにより、原料Ｍが押し固められる。

次に、成形穴１４について成形穴１１〜１３と同様の後段工程を実行する。詳述すると、成形ピン２１を後退可能な状態にし、成形ピン２４を加圧することより、成形ピン２４は図２（Ｋ），図２（Ｌ）に示すように前進位置まで押し込まれ、原料Ｍは成形穴１４から交差部１９を経て成形穴１１へと移動する過程で微細化される。成形ピン２１は背圧を受けながら原料Ｍに押されて後退する。

上記のように原料Ｍは一旦押し固められた後で、交差部１９を通過する過程で（９０°方向を変えて流動する過程で）全断面領域にわたって大きな剪断力，摩擦力を受けるため、原料Ｍの微細化を効率良く行うことができる。

図２に示す１回の微細化工程サイクルが完了する度に図３の撹拌工程を実行する。この撹拌工程では、最初に図３（Ａ）に示すように、成形ピン２３を固定し、成形ピン２２，２４を後退可能にした状態で成形ピン２１を加圧して前進させる。これにより、図３（Ｂ）に示すように、原料Ｍは成形穴１１から成形穴１２，１４へと二手に分かれて送り込まれる。なお、撹拌工程では、微細化工程の前段工程のように原料Ｍを固めることなく、上記原料Ｍの移動を行なう。なお、この原料Ｍの移動過程で成形ピン２２，２４には背圧が付与されているので、原料Ｍの流れ込みが抑制され、原料Ｍが成形ピン２２，２４の一方に偏って流れ込むのを回避できる。

図３（Ｃ）に示すように、原料Ｍの成形穴１１から成形穴１２，１４への送り込みが完了した後で、成形ピン２３を下方に後退させる。この成形ピン２３の後退は、ソレノイド弁３４’，３５’のオンにより、成形ピン２３に連結した油圧シリンダ３３のピストン３３ｂを後退させることにより、行なわれる。この成形ピン２３の後退により、成形穴１３に空隙が生じる。

次に、図３（Ｄ）に示すように、成形ピン２１，２３を固定状態にし、成形ピン２２，２４を同時に加圧して前進させる。これにより、成形穴１２，１４に収容された原料Ｍは、成形穴１３の空隙内に散らばるようにして落とし込まれる。そして、図３（Ｅ）に示すように、成形穴１３への原料Ｍの落とし込みが終了する。原料Ｍにおいて微細化された粒は互いに拘束されずに落とし込まれるので、原料間の相互移動すなわち原料撹拌が良好に行なわれる。

最後に図３（Ｆ）に示すように、成形ピン２３を加圧前進させながら成形ピン２１を後退させることにより、初期状態に戻る。この後、図２の微細化工程サイクルを再開する。

上記図２（Ａ）〜（Ｌ）の微細化工程サイクルと図３（Ａ）〜（Ｆ）の撹拌工程の１サイクルとを交互に多数回繰り返した後、最終圧縮工程を行なう。最終圧縮工程では、図２（Ａ），（Ｄ），（Ｇ），（Ｊ）に示すように、成形穴１１〜１４のいずれかで実行される前段工程と同じ工程を実行し、圧縮成形体を得る。例えば図２（Ａ）の段階で完了させる場合には、成形ピン２１を抜き、成形ピン２３を交差部１９を通過するようにして前進させ圧縮成形体を成形穴１１から押出す。

上記のように撹拌工程を実行することにより、圧縮成形体の異方性が解消されるので圧縮成形体は割れにくくなり、割らずに型１０から取出せるとともに、押出成形等の加工ステージへと割らずに搬送することができる。

上記実施形態に基づき、以下の条件で実験を行なった。
（１）使用するマグネシウム合金チップはＡＺ９１（Ａｌを９重量％、Ｚｎを１重量％含むマグネシウム基合金）の切削屑であり、そのサイズは下記のとおりである。
最小０．５ｍｍ，最大３ｍｍ、平均１．５ｍｍ
（２）微細化工程と撹拌工程からなる加工サイクルの回数は４０回である。
（３）加工サイクルにおいて、前段工程における油圧は３４０Ｋｇ／ｃｍ^２であり、原料に付与される押し固め力は４．４トンである。
（４）加工サイクルにおいて、後段工程における油圧は４００Ｋｇ／ｃｍ^２であり、原料に付与される押し崩し力は５．２トンである。
（５）後退する成形ピンに付与される背圧は４０Ｋｇ／ｃｍ^２である。
（６）得られた圧縮成形体は直径３５ｍｍ，長さ８０ｍｍの円柱体である。
（８）上記圧縮成形体を３００°Ｃで予備加熱した後、押し出し加工を行なう。
（９）上記押し出し加工は、窒素ガス雰囲気中において、押出比３７で実行する。

上記（６）の段階で得られた圧縮成形体は、型から取出す際に割れることはなかった。また、１０ｃｍの高さで床に落とした場合、割れるものは１割に満たなかった。
比較例として、上記と同条件で撹拌工程を省いた場合に得られた圧縮成形体は、型から取出す際に５割が割れており、１０ｃｍの高さで床に落とした場合、９割程度が割れてしまった。

上記（８）の段階で得られた押出成形品で引張り試験を行なった結果、図６に示すように満足すべき結果を得た。

上記実施形態では、マグネシウム合金だけで圧縮成形体を製造したが、マグネシウム合金を主原料（母材）として添加材を加えてもよいことは勿論である。添加材としては、例えばＡｌ_２Ｏ_３，ＳｉＣ，Ｍｇ_２Ｓｉ等がある。これら添加材は数１０ミクロン以下の粉末とするのが好ましい。

さらに、上記試験例と同様の条件で、原料としてマグネシウム合金ＡＺ３１のチップ（平均１．５ｍｍ）にＭｇ_２Ｓｉ粉末を添加した場合と添加しなかった場合について試験を行なった。ただし、この試験では、加工サイクルを１６０回にした。図７には、この試験で得られた押出成形品についての試験結果と顕微鏡写真を示す。Ｍｇ_２Ｓｉ添加がより良好な結果をもたらすことが示されている。

本発明は上記実施形態に制約されず種々の形態を採用可能である。例えば、マグネシウム合金の代わりにアルミニウム合金等の軽金属を用いてもよいし、軽金属以外の金属を用いてもよい。金属材料は、細片状ではなく粒体状であってもよい。

第１実施形態において、成形ピン２１，２２，２４のための油圧回路も成形ピン２３の油圧回路と同様に構成してもよいことは勿論である。
成形穴１１〜１４は水平面上に配置してもよい。
本発明において、前段工程，後段工程を含むサイクル間に補助的な工程を介在させてもよい。

本発明方法の第１実施形態に用いられる装置の拡大断面図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は、第１成形穴についての微細化工程を順に示す。（Ａ）〜（Ｌ）は、同実施形態における全ての成形穴についての微細化工程を順に示す図である。（Ａ）〜（Ｆ）は、同実施形態における撹拌工程を順に示す図である。同装置に付属の油圧駆動装置における第１，第２，第４成形ピンのための油圧回路図である。同油圧駆動装置における第３成形ピンのための油圧回路図である。同実施形態の試験結果を示す図である。同実施形態の他の試験結果を顕微鏡写真とともに示す図である。（ａ）〜（ｆ）は、従来方法を工程順に説明する概略断面図である。

符号の説明

１０
１１〜１４第１〜第４成形穴
１９交差部
２１〜２４第１〜第４成形ピン（押圧部材）
Ｍ原料

Claims

互いに交差して連なる複数の直線状の成形穴を有する型と、これら成形穴にそれぞれ挿入された複数の押圧部材を用いて、金属のチップまたは粒状体を含む原料の微細化工程を繰り返し実行し、少なくとも１回原料を撹拌する工程を実行し、最終圧縮工程を実行する圧縮成形体の製造方法であって、
上記微細化工程の前段工程では、上記原料を上記複数の成形穴の１つに収容し、他の全ての成形穴への原料の流れ込みを禁じた状態で、当該１つの成形穴に挿入された１つの押圧部材を奥に向かって押し込むことにより、当該１つの成形穴内において上記原料を押し固め、
上記微細化工程の後段工程では、当該１つの押圧部材をさらに加圧しながら前進させるとともに、これと交差する他の１つの成形穴に挿入された他の１つの押圧部材を背圧をかけた状態で後退させることにより、上記原料を当該１つの成形穴から当該他の１つの成形穴へと送り込み、
最終圧縮工程では、上記微細化工程の前段工程と同様にしていずれかの成形穴で原料を圧縮成形することを特徴とする圧縮成形体の製造方法。
上記原料の撹拌工程では、原料が収容された成形穴において押圧部材を前進させ、この押圧部材の前進に先立ちこれと交差する他の成形穴の押圧部材を後退させておき、空隙となった当該他の成形穴に原料を送り込むことを特徴とする請求項１に記載の圧縮成形体の製造方法。
上記成形穴が互いにほぼ９０°の角度で交差していることを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
上記型は上記成形穴を3つ以上有し、上記撹拌工程において、２つの成形穴に原料を収容した状態で当該２つの成形穴に挿入された押圧部材を前進させることにより、当該２つの成形穴と交差する１つの成形穴に原料を送り込むことを特徴とする請求項１に記載の圧縮成形体の製造方法。
上記撹拌工程において、原料を収容した２つの成形穴が一直線上に配置され、原料が送り込まれる１つの成形穴が、当該２つの成形穴と直交していることを特徴とする請求項４に記載の圧縮成形体の製造方法。
上記撹拌工程において、上記１つの成形穴の押圧部材は、上記２つの成形穴の押圧部材の前進に先だって後退させることにより、当該１つの成形穴に空隙を形成し、この空隙に原料を送り込むことを特徴とする請求項５に記載の圧縮成形体の製造方法。
上記押圧部材の後退により空隙を形成する成形穴が、上記成形穴の交差部から垂直に下方に延びていることを特徴とする請求項２，３または６に記載の圧縮成形体の製造方法。
上記撹拌工程は、１回または複数回の微細化工程が終了する毎に規則的に実行されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の圧縮成形体の製造方法。
同一平面上において９０°間隔で放射状に交差して連なり所定方向に順に配列された直線状の第１，第２，第３，第４の成形穴を有する型と、これら成形穴にそれぞれ挿入された第１，第２，第３，第４の押圧部材とを用いて、金属のチップまたは粒状体を含む原料の微細化工程を繰り返し実行し、少なくとも１回原料を撹拌する工程を実行し、最終圧縮工程を実行する圧縮成形体の製造方法であって、
上記微細化工程の前段工程では、原料を１つの成形穴に収容し、他の３つの成形穴に挿入された押圧部材を当該他の３つの成形穴の奥端で固定して当該他の３つの成形穴を塞いだ状態で、当該１つの成形穴に挿入された押圧部材を奥に向かって押し込むことにより、当該成形穴に収容された原料を押し固め、
上記微細化工程の後段工程では、当該１つの成形穴の押圧部材をさらに加圧しながら前進させるとともに、当該１つの成形穴と所定方向に隣接する成形穴に挿入された押圧部材を背圧をかけた状態で後退させることにより、原料を当該１つの成形穴から隣接する成形穴へと送り込み、
上記微細化工程を第１〜第４成形穴について順次実行し、
上記撹拌工程では、第１の成形穴に収容された原料を第１押圧部材を前進させることにより、隣接する第２，第４の成形穴に送り込み、次に、第２，第４押圧部材を前進させることにより、原料を第３成形穴に送り込み、
最終圧縮工程では、上記微細化工程の前段工程と同様にしていずれかの成形穴で原料を圧縮成形することを特徴とする圧縮成形体の製造方法。
上記撹拌工程において、上記第３押圧部材を後退させて第３成形穴に空隙を形成した後に、第２，第４の押出部材を同時に前進させて原料を上記第３成形穴の空隙に送り込むことを特徴とする請求項９に記載の圧縮成形体の製造方法。
上記第１〜第４成形穴が垂直平面上に配置され、上記第３成形穴が上記成形穴の交差部から垂直に下方に延びていることを特徴とする請求項１０に記載の圧縮成形体の製造方法。
上記撹拌工程において、上記第１押圧部材を前進させる時に、上記第２，第４押圧部材に背圧を付与した状態で後退させることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の圧縮成形体の製造方法。
上記第１〜第４成形穴での微細化工程を１つの微細化工程サイクルとした時、上記撹拌工程は１回または複数回の微細化工程サイクルが終了する毎に実行され、この撹拌工程において、上記第３成形穴に原料を送り込んだ後で、第３押圧部材を前進させて原料を第１成形穴に戻すことを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の圧縮成形体の製造方法。
上記原料となる金属がマグネシウム合金やアルミニウム合金を含む軽金属であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の圧縮成形体の製造方法。